Central Utility Plant (CUP) หรืออาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง คือโครงสร้างพื้นฐานสำคัญสำหรับระบบสาธารณูปโภคส่วนกลาง (District Utility System: DUS) เพราะเป็นจุดศูนย์รวมระบบ การปฏิบัติการ และการผลิตสาธารณูปโภค และเมื่อระบบสาธารณูปโภคส่วนกลาง (DUS) กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ ทั่วโลก อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลางจึงได้รับการกล่าวถึงมากขึ้นและแพร่หลายไปตามกัน
อาคารที่ถือเป็นหัวใจและจุดยุทธศาสตร์ของระบบสาธารณูปโภคส่วนกลางนี้ มีหน้าที่อย่างไร มีบทบาทในการบริหารจัดการพลังงานและทรัพยากรให้มีประสิทธิภาพได้อย่างไร และเป็นตัวช่วยให้การดำเนินการและสภาพแวดล้อมเกิดความยั่งยืนได้จริงหรือไม่ ข้อเท็จจริงเหล่านี้เป็นเรื่องที่น่าสนใจอย่างยิ่ง
Central Utility Plant (CUP) หรือ อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง คืออะไร?
Central Utility Plant (CUP) หรืออาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง คือจุดศูนย์กลางของระบบสาธารณูปโภคส่วนกลาง (DUS) ซึ่งเป็นอาคารที่รวบรวมเครื่องจักรและอุปกรณ์การผลิต รวมถึงระบบปฏิบัติการทั้งหมดที่อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (DUS) แห่งนั้นสามารถให้บริการได้ ไม่ว่าจะเป็น บริการด้านพลังงานไฟฟ้า บริการทำความเย็นและปรับอากาศ บริการประปาและน้ำดื่ม และบริการบำบัดขยะและของเสีย เป็นต้น
อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (CUP) ในแต่ละแห่งอาจให้บริการด้านสาธารณูปโภคที่แตกต่างกันออกไป เพื่อให้สอดคล้องตามความต้องการใช้งานของโครงการหรือสิ่งปลูกสร้างที่รับบริการนั้น เช่น นิคมอุตสาหกรรมอาจต้องการบริการด้านพลังงานไฟฟ้า บริการปรับอากาศและระบายอากาศ และบริการหล่อเย็นหรือระบายความร้อนของเครื่องจักรและอุปกรณ์การผลิต ในขณะที่เขตชุมชนที่อยู่อาศัย อาจมีความต้องการบริการที่แตกต่างกัน เช่น บริการด้านพลังงานไฟฟ้าและบริการปรับอากาศ แต่อาจไม่ต้องการบริการระบายอากาศ รวมถึงบริการหล่อเย็นหรือระบายความร้อนของเครื่องจักรและอุปกรณ์การผลิต เนื่องจากไม่มีการใช้งานเครื่องจักรหรืออุปกรณ์การผลิตอย่างในนิคมอุตสาหกรรม นี่เป็นเพียงตัวอย่างง่าย ๆ เพื่อเปรียบเทียบให้เห็นภาพว่ารูปแบบและวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันของโครงการหรือสิ่งปลูกสร้าง อาจมีความต้องการด้านสาธารณูปโภคที่ไม่เหมือนกัน และบริการจากอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลางนั้นก็จะปรับเปลี่ยนตามไป
“Central Utility Plant (CUP) หรืออาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง คือจุดศูนย์รวมระบบปฏิบัติการ เครื่องจักรและอุปกรณ์การผลิตสาธารณูปโภคให้กับชุมชนหรือโครงการอสังหาริมทรัพย์ เพื่อการใช้พลังงานและทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ”
Central Utility Plant (CUP) ทำงานอย่างไร?
อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (CUP) จะเป็นศูนย์กลางการผลิตสาธารณูปโภคต่าง ๆ เพียงจุดเดียว แล้วจึงส่งสาธารณูปโภคเหล่านั้นผ่านเครือข่ายนำส่งที่ติดตั้งไว้ เช่น ท่อส่ง สายเคเบิล หรืออุปกรณ์นำส่งอื่น ๆ ไปยังอาคารผู้ใช้งานทั้งหมดที่เชื่อมโยงไว้เพื่อรับบริการ โดยการเชื่อมโยงเครือข่ายนำส่งดังกล่าวจะถูกกำหนดเอาไว้ชัดเจนตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (CUP) แล้ว ซึ่งโดยทั่วไปอาคาร CUP จะถูกออกแบบให้ตั้งอยู่ไม่ไกลจากอาคารหรือสิ่งปลูกสร้างที่อาคาร CUP นั้นให้บริการ ทำให้ช่วยลดความจำเป็นและเงินลงทุนในการสร้างเครือข่ายนำส่งที่ยาวมากเกินไป และที่สำคัญคือช่วยลดการสูญเสียพลังงานอันเป็นผลมาจากการขนส่งระยะทางไกล จึงส่งผลให้เกิดการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
Central Utility Plant (CUP) ช่วยให้โครงการอสังหาริมทรัพย์ขนาดใหญ่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร?
อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (CUP) ให้บริการด้านสาธารณูปโภคแก่กลุ่มอาคารขนาดใหญ่ที่มีความต้องการพลังงานในปริมาณมาก โดยการผลิตพลังงานจากจุดศูนย์กลางนี้ จะส่งเสริมให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ การใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่อย่าง CUP เพียงชิ้นเดียว ย่อมสูญเสียพลังงานน้อยกว่าการใช้อุปกรณ์ขนาดเล็กหลายชิ้นรวมกัน
Central Utility Plant (CUP) มีข้อดีอย่างไร?
หนึ่งในจุดเด่นของอาคารสาธารณูปโภคกลาง (CUP) ซึ่งส่งผลต่อความนิยมในหลายภาคส่วน คือความยืดหยุ่นในการออกแบบระบบให้เหมาะสมกับความต้องการใช้งาน การมีอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง จะช่วยให้ผู้ใช้งานอาคารได้ประโยชน์จากพื้นที่โดยรอบอาคารที่มากขึ้น และยังช่วยลดขนาดโดยรวมของอุปกรณ์สาธารณูปโภค ผ่านการรวมศูนย์อุปกรณ์และระบบปฏิบัติการเอาไว้ที่ส่วนกลาง ซึ่งจะส่งผลกระทบทั้งมวลรวม ไม่ใช่แค่เพียงโครงการหรือจุด ๆ เดียว
ประโยชน์ของอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง มีดังนี้
- การบำรุงรักษาที่ง่ายขึ้น: การรวมศูนย์ระบบสาธารณูปโภค ช่วยเพิ่มความสะดวกให้กับผู้ใช้งานอาคาร ลดความยุ่งยากในการบำรุงรักษาในระยะยาว โดยช่างหรือวิศวกร ไม่จำเป็นต้องใช้เวลาตรวจสอบระบบหลายที่ หรือย้ายการดูแลจากอาคารแห่งหนึ่งไปยังอีกแห่ง
- ประหยัดพื้นที่: การรวมระบบงานที่จำเป็นทั้งด้านอุณหภูมิ ไฟฟ้า และน้ำดื่ม ไว้ที่ศูนย์กลาง ช่วยประหยัดพื้นที่ และช่วยให้บริเวณอื่น ๆ ของกลุ่มอาคารหรือหน่วยอุตสาหกรรมที่ใช้บริการ สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านอื่นได้เพิ่มขึ้น
- ความน่าเชื่อถือของระบบงาน: อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง มีระบบสำรองข้อมูลและการดำเนินการที่ซับซ้อน เพื่อให้มีการจ่ายพลังงานและสาธารณูปโภคที่เชื่อถือได้ ซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่ระบบจะหยุดทำงานจากความล้มเหลวของอุปกรณ์ ทั้งยังลดค่าใช้จ่ายจำนวนมากในการฟื้นฟูอุปกรณ์ที่เสียหายอีกด้วย
สำหรับประเทศไทย โครงการอสังหาริมทรัพย์ขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยบ้านหรูและคอนโดมิเนียมสูง ขนาดตั้งแต่ 85-314 ตารางเมตร ได้ใช้บริการระบบปรับอากาศซึ่งถูกควบคุมจากระบบผลิตความเย็นแบบรวมศูนย์ (District Cooling System: DCS) ที่ใช้น้ำเย็นจาก CUP เป็นสารตั้งต้นในการทำความเย็นให้กับทุกหน่วยพักอาศัย
DCS ภายใต้การทำน้ำเย็นจาก CUP ถือเป็นระบบผลิตความเย็นที่มีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานมากกว่าระบบปรับอากาศแบบทั่วไป หรือ VRF (Variable Refrigerant Flow) ซึ่งเป็นระบบทำความเย็นที่หนึ่งคอยล์ร้อนสามารถเชื่อมต่อเข้ากับหลายคอยล์เย็น และมีการคำนวณปริมาณน้ำยาทำความเย็นให้สอดคล้องกับความต้องการที่แตกต่างกันของแต่ละพื้นที่
เมื่อเปรียบเทียบศักยภาพของ DCS และ VRF แล้ว ทั้งสองระบบ มีโหลดการทำความเย็น (Cooling Load) เท่ากัน ทั้งในช่วงที่ค่าไฟฟ้ามีราคาสูง (On-peak) และในเวลาที่ผลิตไฟฟ้าน้อย (Off-peak)
ค่าไฟฟ้า (EE Charge) ระหว่าง DCS และ VRF จะอยู่ที่อัตราส่วน 1:29 ซึ่งแสดงถึงค่าใช้จ่ายที่น้อยกว่าจากการใช้งาน DCS ทั่วทั้งหน่วยการพักอาศัย สำหรับค่าพลังงานโดยรวม (Total Energy Charge) ที่แม้เจ้าของโครงการจะต้องรวมค่าใช้จ่ายในการทำน้ำเย็นจาก CUP ด้วย แต่ DCS ก็ยังประหยัดมากกว่า VRF ถึง 5.39%
อุปกรณ์และระบบที่ให้บริการโดย Central Utility Plant (CUP)
อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (CUP) ประกอบด้วยระบบต่าง ๆ ที่ทำงานร่วมกันเป็นเครือข่ายอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้เกิดผลลัพธ์และประโยชน์ที่เป็นรูปธรรมต่อการดำเนินการของกลุ่มอาคารหรือหน่วยอุตสาหกรรมที่ใช้บริการ ระบบเหล่านี้ มีลักษณะการทำงานและศักยภาพรองรับการใช้งานในปริมาณมาก ซึ่งอาจเทียบเท่าปริมาณสาธารณูปโภคที่ถูกจ่ายให้เมืองขนาดเล็กเลยทีเดียว
อาคาร CUP อาจมีระบบภายในที่แตกต่างกันตามความต้องการของกลุ่มอาคารที่ใช้บริการ แต่โดยปกติแล้วจะมีอุปกรณ์และระบบพื้นฐานที่มีการติดตั้งให้อยู่ใกล้กันในอาคาร ดังนี้
อุปกรณ์และระบบพื้นฐานในอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง
- เครื่องจักรและอุปกรณ์ผลิตสาธารณูปโภค (Production Systems): ระบบการผลิตต่าง ๆ ตามที่อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลางนั้นให้บริการ โดยระบบการผลิตนี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับบริการของอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลางแต่ละแห่ง
- เครือข่ายนำส่งสาธารณูปโภค (Distribution Network): ระบบลำเลียงและนำส่งสาธารณูปโภคหรือพลังงานต่าง ๆ ที่อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลางนั้นให้บริการ เพื่อส่งต่อให้กับอาคารผู้ใช้งาน
- ระบบควบคุมและสังเกตการณ์ (Control and Monitoring System): ศูนย์กลางเพื่อการควบคุม สั่งการ และเฝ้าสังเกตการณ์การผลิตและปฏิบัติการทั้งหมดของระบบสาธารณูปโภคส่วนกลาง พร้อมทั้งเก็บรวมรวบข้อมูลต่าง ๆ จากการปฏิบัติการและการให้บริการ
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Power Generator): ช่วยผลิตไฟฟ้าสำรอง กรณีที่มีเหตุฉุกเฉิน เช่น ไฟฟ้าดับ โดยจะมีทั้งไดนาโม ซึ่งเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้สำรองไฟฟ้ากระแสสลับ
- หอหล่อเย็น (Cooling Tower): ระบายความร้อนออกจากระบบปรับอากาศในอาคาร โดยจะทำให้น้ำในกระบวนการหล่อเย็นมีอุณหภูมิลดลง เพื่อหมุนเวียนใช้งานต่อไป
- ระบบปั๊ม (Pump Systems): ช่วยเพิ่มพลังงานให้กับของไหล เพื่อให้เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่สูงกว่าหรือไกลกว่าได้
ระบบสาธารณูปโภคต่าง ๆ ที่อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลางสามารถให้บริการได้
- ระบบปรับอากาศและควบคุมคุณภาพอากาศ: บริหารจัดการอากาศภายในอาคาร เพื่อให้มีอุณหภูมิ ความชื้น ความสะอาด การกระจายลม และการระบายกลิ่นที่เหมาะสม สำหรับการระบายความร้อน อาจเป็นการดึงอากาศร้อนออกโดยตรง หรือหมุนเวียนภายในด้วยสารทำความเย็น เพื่อให้ความร้อนสลายไปจากพื้นที่นั้น
- ระบบน้ำประปาและน้ำดื่ม: น้ำประปาที่ไหลเข้ามากักเก็บในอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง จะถูกทำให้บริสุทธิ์ด้วยเทคโนโลยีระดับสากล จากนั้น น้ำบริสุทธิ์จะถูกส่งต่อไปยังกลุ่มอาคารแวดล้อมในรูปแบบของน้ำดื่มที่สด สะอาด และไหลตรงจากก๊อกน้ำส่วนตัว
- ระบบไฟฟ้า: เป็นบริการสาธารณูปโภคหลักที่สนับสนุนทั้งระบบทำความเย็นและความร้อน ภายในประกอบด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกัน รวมถึงตัวป้อน สวิตช์ หม้อแปลง และการแจกจ่าย ซึ่งล้วนเป็นองค์ประกอบสำคัญของบางพื้นที่ อย่างไรก็ตาม ในบางนิคมอุตสาหกรรม ระบบไฟฟ้ามีความจำเป็นเพียงเพื่อสำรองโหลดที่สำคัญเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ พื้นที่บางประเภทจึงถูกออกแบบให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอกับทั้งพื้นที่นั้น โดยไม่ต้องพึ่งพาระบบไฟฟ้าในอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง เพื่อสร้างเสถียรภาพในการทำงานนั่นเอง
- ระบบทำความเย็น: องค์ประกอบหลักของระบบทำความเย็น คือ เครื่องทำความเย็น ซึ่งจะใช้พลังงานมาผลิตของเหลวอุณหภูมิต่ำที่สามารถหมุนเวียนไปทั่วพื้นที่เพื่อสร้างความเย็น นอกจากนี้ ยังมีส่วนประกอบอื่น ๆ ได้แก่ ส่วนควบคุม ปั๊ม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และหอหล่อเย็น
- ระบบทำความร้อน: องค์ประกอบหลักของระบบทำความร้อน คือ หม้อไอน้ำ ซึ่งจะใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงเพื่อผลิตความร้อนในรูปของน้ำร้อน และจะแจกจ่ายไปยังส่วนงานต่าง ๆ ทั้งนี้ หม้อไอน้ำ จะประกอบด้วยตัวควบคุม หัวเตา พัดลม และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเช่นเดียวกับระบบปกติ
- ระบบกำจัดและบำบัดของเสีย: บริหารจัดการของเสียภายในอาคาร ตั้งแต่ต้นทางไปจนถึงการกำจัดในขั้นตอนสุดท้าย ตัวอย่างเช่น การรีไซเคิล การแปลงของเสียที่ไม่สามารถรีไซเคิลได้ให้เป็นความร้อน ไฟฟ้า หรือเชื้อเพลิงด้วยการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน และการนำสิ่งปฏิกูลไปแปรรูปเป็นก๊าซชีวภาพที่อุดมด้วยมีเทน
“Central Utility Plant (CUP) หรืออาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง คือจุดศูนย์รวมระบบปฏิบัติการ เครื่องจักรและอุปกรณ์การผลิตสาธารณูปโภคให้กับชุมชนหรือโครงการอสังหาริมทรัพย์ เพื่อการใช้พลังงานและทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ”
โครงการที่เหมาะสมและตัวอย่างการใช้งาน Central Utility Plant (CUP)
แนวทางการดำเนินงานแบบรวมศูนย์ของอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (CUP) จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานส่งเสริมให้กลุ่มอาคารที่ใช้บริการ เกิดการประหยัดต่อขนาด ลดต้นทุนด้านพลังงาน ดังนั้นอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลางจึงเหมาะสมกับโครงการหรือสถาบันที่มีอาคารเป็นจำนวนมาก ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ประมาณ 50,000 ตารางเมตรขึ้นไป ได้แก่
- สถาบันอุดมศึกษา (Universities or School Campuses)
- องค์กรที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ (Large institutions)
- นิคมอุตสาหกรรม (Industrial Estates)
- โรงพยาบาล และโรงเรียนแพทย์ขนาดใหญ่ (Hospitals and Large Medical Schools)
- หมู่บ้านและโครงการอสังหาริมทรัพย์ (Housing and Real Estate)
- โครงการอสังหาริมทรัพย์ที่ผสมผสานกับพื้นที่เชิงพาณิชย์ (Mixed-use Project)
- อาคารศูนย์รวมระบบสารสนเทศ (Data Center)
ตัวอย่างการใช้งาน Central Utility Plant (CUP)
อาคารสาธารณูปโภคกลาง (CUP) ถูกนำมาใช้กับกลุ่มอุตสาหกรรมในหลายประเทศ เช่น การติดตั้งระบบแบบรวมศูนย์ในสนามบินนานาชาติ หรือแม้แต่การให้บริการด้านสาธารณูปโภคกับศูนย์การแพทย์ขนาดใหญ่ โดยประเทศไทย ก็ได้เริ่มนำระบบนี้เข้ามาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ มากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นภาคอุตสาหกรรมหนัก ที่มีการใช้งานอาคารสาธารณูปโภคกลางตามนิคมอุตสาหกรรมเกิดใหม่ หรือแม้แต่โครงการบ้านจัดสรร และอาคารเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ที่มีการใช้งานแบบผสมผสาน (Mixed-use) ซึ่งได้นำอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลางเข้ามาช่วยบริหารจัดการและอำนวยความสะดวกด้านสาธารณูปโภคให้กับผู้เช่าหรือผู้ใช้งาน
Central Utility Plant (CUP) ที่โครงการ The Forestias
โครงการที่อยู่อาศัยและอาคารเชิงพาณิชย์แห่งแรกในเมืองไทยที่มีการใช้งานอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง คือ The Forestias ซึ่งเป็นแหล่งรวมที่พักอาศัยและอาคารแบบผสมผสานที่ประยุกต์ใช้นวัตกรรมและเทคโนโลยีสมัยใหม่ ภายใต้แนวคิดการออกแบบเพื่อให้มนุษย์ใกล้ชิดกับธรรมชาติ โครงการ The Forestias มีอาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (CUP) ที่ให้บริการระบบผลิตความเย็นและระบบผลิตน้ำดื่มแก่อาคารทุกหลังในโครงการ โดยระบบผลิตความเย็นแบบรวมศูนย์ (District Cooling System: DCS) ของเราใช้กำลังการผลิตความเย็นเพียง 20,000 RT แต่สามารถให้บริการความเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทียบเท่ากับระบบทำความเย็นแบบทั่วไปที่ใช้กำลังการผลิตความเย็นถึง 32,323 RT อีกทั้งระบบผลิตน้ำดื่มแบบรวมศูนย์ (District Drinking Water System: DWS) ยังสามารถผลิตและส่งมอบน้ำดื่มที่สะอาดและสดใหม่ได้ถึง 5,000 ลิตรต่อชั่วโมง
ด้วยคุณสมบัติการประหยัดต่อขนาด หรือ Economy of Scale ทำให้อาคารสาธารณูปโภคส่วนกลาง (CUP) และระบบสาธารณูปโภคส่วนกลาง (District Utility System) ช่วยให้โครงการ The Forestias ลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้มากถึง 41,488 เมกะวัตต์-ชั่วโมงต่อปี ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากถึง 30,000 ตันต่อปี หรือเทียบเท่ากับการปลูกต้นไม้ 750,000 ต้น
ยูนิซัส กรีน เอ็นเนอร์จี เป็นบริษัทร่วมทุนระหว่าง แมกโนเลีย ควอลิตี้ ดีเวล็อปเม้นต์ คอร์ปอเรชั่น, อีอีซี เอ็นจิเนียริ่ง เน็ทเวิร์ค และ บี.กริม ในฐานะผู้พัฒนา “Sustainnovation” หรือนวัตกรรมเพื่อความยั่งยืน มุ่งสนับสนุนและจัดหาโซลูชันนวัตกรรมใหม่เพื่อแก้ไขปัญหาวิกฤตสภาพภูมิอากาศ พร้อมร่วมสร้างโลกที่สดใสและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
